小鼠胚胎AGM区间充质干细胞的发育规律及迁移特性

发布时间：2019-01-02 11:23

【摘要】： 间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)能够参与骨、软骨、脂肪、肌腱、肌肉、基质细胞等结缔组织的维持和再生。成体MSC的特性使其在再生医学的应用逐渐深入。然而我们对胚胎时期MSC的发育规律知之甚少,而其迁移特性亦是未知。 胚胎内部最早的HSC产生于AGM区(背主动脉-性腺-中肾,aorta-gonad-mesonephros),其可随着血液循环迁移到其它造血位点。那么,作为调节HSC生理功能的重要微环境因素,MSC是否亦在AGM区产生呢?而且,它是否具有相似的迁移功能呢?Dzierzak团队首先探讨了来源于小鼠AGM区原代细胞的间质分化能力,发现该区域存在MPCs(mesenchymal progenitor cells),以成骨和成软骨分化为主,但无脂肪分化能力。该团队进而建立了小鼠AGM区来源的永生化的单克隆基质细胞系,仅发现其中一个克隆具有脂肪分化功能。上述研究提示小鼠AGM区可能存在具有三系分化能力的MSC。我们通过优化培养和诱导分化条件,以本实验室已建立的小鼠骨实质MSC作为对照,从E11.5-E12.5小鼠胚胎AoM (背主动脉及周围间质,aorta and surrounding mesenchyme)以及E12.5胚胎循环血分离得到具有脂肪、骨、软骨三系分化功能的MSC。AoM-MSC、循环血MSC、骨实质MSC具有相似的细胞形态和免疫表型,不表达造血和内皮细胞的标记( CD45-CD31-Flk-1-CD34-CD11b- ),表达间质细胞的标记(CD44+CD29+CD105+),表达周细胞的标记(CD140b+CD140a+α-SMA+NG2+)。为量化AoM的MSC/MPC分布,采用CFU-F(成纤维细胞克隆形成单位,colony forming unit-fibroblast)进行检测。E11.5AoM的CFU-F的频率和总数分别为3.125±1.4个/2000细胞,128.53±55.37个;E12.5则分别为2.55±1.468个/2000细胞,240.975±138.726个。进而,我们分别扩增24个E11.5AoM来源的CFU-F并进行分化功能鉴定,发现4.17%(1/24)具有三系分化能力,20.8%(5/24)具有两系分化能力,70.83%(17/24)具有单系分化能力。 AGM区产生的HSC能够穿越背主动脉的内皮细胞层进入血液循环,随后迁移到胎肝。那么,AoM-MSC是否具有相似的迁移能力呢?我们发现胚胎循环血以及胚胎内皮细胞条件培养液能够趋化AoM-MSC的迁移,而循环中的原始红细胞的条件培养液却无趋化功能。既往研究表明生长因子对成体骨髓来源MSC的趋化能力强于趋化因子。进而,我们选择10种有显著趋化作用的生长因子,发现bFGF、PDGF-BB、TGF-β1和TGF-β3对AoM-MSC趋化作用明显;而在循环血和内皮细胞条件培养液中分别加入上述生长因子受体的抑制剂,发现内皮细胞条件培养液和循环血的趋化作用能被PDGF受体抑制剂减弱,TGF-β受体抑制剂的作用次之,而bFGF受体抑制剂则无抑制效应。此外,MAPK通路的活化与MSC的迁移关系密切。我们发现:内皮细胞条件培养液、循环血以及PDGF-BB的趋化作用可被JNK和PI3K通路抑制剂减弱,而抑制ERK和P38通路剂则无影响。AoM-MSC进入血管腔中与大量的原始红细胞相互作用,发现原始红细胞本身不能趋化MSC,但能够降低AoM-MSC的趋化能力,其具体的机制还需要进一步探讨。 近期,Nishikawa团队发现E9.5胚胎MSC来源于Sox1+的神经上皮细胞,但其为暂时和一过性的;而后期胚胎及成体骨髓MSC的来源仍然未知。我们的研究证明E11.5小鼠AoM存在真正的MSC,并对其体外迁移功能进行了初步探索。这为“MSC起源和分布于血管周部位”的假想增加了重要的发育学证据,但其与神经上皮细胞来源的MSC的关系未知。今后我们拟应用PDGFRɑ-Cre或PDGFRβ-Cre小鼠,通过体内谱系示踪技术探讨MSC的起源和体内迁移规律。
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【学位授予单位】：中国人民解放军军事医学科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：R329

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本文编号：2398416